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刘润辉教授团队报道了一种新的聚合物策略，实现了成骨细胞和成纤维细胞的显著选择性和优异的促骨整合功能。该研究成果以“Promoting implant osseointegration via the osteoblast-selective β-amino acid polymer strategy”为题发表在Nature Communications上（Nat. Commun. 2025, 16: 7190）。
骨整合对于种植牙等永久性植入物发挥着至关重要的作用。这一过程主要取决于成骨细胞在植入物表面的初始黏附，这些细胞分泌的细胞外基质（ECM）对新骨的重塑和矿化至关重要。然而在植入过程中，异物反应引发的伤口愈合反应或由于患者个体差异导致局部组织愈合微环境遭到破坏时，成纤维细胞可能会被募集到植入物附近区域。这会导致纤维包膜的形成，抑制成骨细胞在植入物表面的定植，从而增加骨整合失败的可能性。目前大多数现有策略虽能促进成骨细胞黏附，但缺乏对成骨细胞和成纤维细胞的选择性。虽然 KRSR 肽可促进成骨细胞的选择性黏附，但其存在天然肽的常见缺点，如易被蛋白酶水解、大规模合成困难且成本高昂。因此，开发能够选择性促进成骨细胞黏附而非成纤维细胞黏附的生物材料和植入物涂层，对于改善骨整合至关重要。
成骨细胞和成纤维细胞因其细胞类型和功能不同，表现出不同的黏附行为，这意味着通过调整表面化学成分和蛋白质吸附来开发成骨细胞选择性生物活性分子具有可行性。β-氨基酸聚合物有望应用于生物材料领域，因为其主链本质上模拟蛋白质，并且克服了细胞外基质衍生肽的缺点，具有出色的抗蛋白酶水解稳定性、易于大规模合成且成本低廉。该研究使用一系列具有不同组成、可调节正电荷和两亲性的两亲性β-氨基酸聚合物，探究成骨细胞与成纤维细胞之间的选择性。值得注意的是，该研究观察到这些聚合物对蛋白质的吸附具有可调节性，并确定了一种最优聚合物MM50CH50，其在体外表现出理想的成骨细胞选择性黏附，在大鼠口腔植入模型中具有强大的体内骨整合能力，优于细胞黏附的金标准 RGD和成骨细胞选择性肽KRSR。成骨细胞选择性β-氨基酸聚合物的这些优势及其结构多样性，使这一设计成为一种有前景且有效的策略，用于开发在骨整合早期阶段增强牙科或骨科手术中植入物骨整合、预防无菌性松动的生物材料。
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陈琦特聘副研究员是该论文的第一作者，刘润辉教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委等基金资助。
论文链接：//www.nature.com/articles/s41467-025-58394-1